А.О. Синельников1, П.С. Кузнецов2, А.А. Кузнецова3

1,3 Российский университет дружбы народов им. Патриса Лумумбы (Москва, Россия)
2 АО «ГосНИИП», (Москва, Россия)
1 sinelnikov-ao@pfur.ru, 2 ps_kuznetsov@mail.ru, 3 aniakuzneczova@yandex.ru

Постановка проблемы. Уникальные характеристики наноструктур и методы их создания играют ключевую роль в разработке устройств опто- и наноэлектроники, а также в технологиях хранения и передачи информации на большие расстояния. В частности, полупроводниковые лазеры на основе квантовых точек становятся важнейшими компонентами для оптической передачи данных, спектроскопии и создания тонких отражающих покрытий. Это особенно актуально для повышения эффективности космических аппаратов, где надежность и производительность лазерных технологий критически важны.

Цель. Исследовать характеристики квантовых точек в качестве компонентов лазеров и отражающих покрытий через анализ воздействия различных методов их получения и обработки, значительно влияющих на производительность, надежность и спектральные характеристики оптико-электронных устройств.

Результаты. Исследовать влияния параметров, таких как размер и форма квантовых точек, на их оптические свойства, включая ширину запрещенной зоны и люминесцентные характеристики, и оценка влияния этих параметров на структурные и функциональные характеристики нанообъектов позволяют глубже понять потенциал применения квантовых точек в современных оптоэлектронных устройствах, способствуют разработке более эффективных технологий лазеров и отражающих покрытий.

Практическая значимость. Представленная работа имеет ключевое значение для углубления знаний о лазерах на квантовых точках и других источниках излучения в оптическом диапазоне. Исследование их характеристик и возможностей применения открывает новые горизонты для разработки высокоэффективных лазерных технологий и оптико-электронных устройств. Полученные результаты могут стать основой для создания высокоточных датчиков и исполнительных механизмов в наноэлектромеханических системах, что особенно актуально для бортовых комплексов малых космических аппаратов. Это позволит значительно повысить надежность и производительность оптических систем, используемых в космических исследованиях и других высокотехнологичных областях.

Синельников А.О., Кузнецов П.С., Кузнецова А.А. Лазеры на квантовых точках: эффективность и надежность в космических приложениях // Нанотехнологии: разработка, применение – XXI век. 2025. Т. 17. № 3. С. 5–11. DOI: https://doi.org/ 10.18127/ j22250980-202503-01

1. Farrakhov B.F., Fattakhov Ya.V., Stepanov A.L. Modification of the Implanted Silicon Surface by a Powerful Light Pulse. Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics. 2024. V. 88. № 7. P. 1122–1125. DOI 10.1134/S1062873824707189.
2. Jiang Wu, Siming Chen, Alwyn Seeds, Huiyun Liu. Quantum dot optoelectronic devices: lasers, photodetectors and solar cells IOP Publishing Ltd, 2015.
3. Norman Ju. C., Mirin R.P., Bowers J.E. Quantum dot lasers-History and future prospects Vac. Sci. Technol. 2021. DOI: 10.1116/6.0000768.
4. Leonard D., Krishnamurthy M., Fafard S., Merz J.L., Petroff P.M. Molecular‐beam epitaxy growth of quantum dots from strained coherent uniform islands of InGaAs on GaAs Sci. Technol. 1994. DOI: 10.1116/1.587088
5. Moison J.M., Houzay F., Barthe F., Leprince L., André E., Vatel O. Self-organized growth of regular nanometer-scale InAs dots on GaAs Appl. Phys. Lett. 1994. DOI: 10.1063/1.111502.
6. Rajaei E., Kariminezhad F. Effect of optical gain broadening on the dynamic characteristics of InGaAs/GaAs quantum dot laser based on a multi-population rate equations model. Journal of Nanoelectronics and Optoelectronics. 2017. V. 12. № 3. P. 291–295. DOI 10.1166/jno.2017.2016.
7. Savchenko S., Vokhmintsev A., Karabanalov M. et al. Thermally assisted optical processes in InP/ZnS quantum dots. PCCP: Physical Chemistry Chemical Physics. 2024. V. 26. № 27. P. 18727–18740. DOI 10.1039/d3cp03931e.
8. Zhou R. Recent Advances in Nanomaterial Applications: A Comprehensive Review. Highlights in Science, Engineering and Technology. 2024. V. 121. P. 392–399. DOI 10.54097/g5vecp16.
9. Аржанов А.И., Савостьянов А.О., Магарян К.А. и др. Фотоника полупроводниковых квантовых точек: прикладные аспекты // Фотоника. 2022. Т. 16. № 2. С. 96–113. DOI 10.22184/1993-7296.FRos.2022.16.2.96.112.
10. Асади Ф., Зарифкар А. Улучшение динамики лазера на квантовых точках с туннельной инжекцией в условиях обратной связи // Квантовая электроника. 2016. Т. 46. № 10. С. 883–887.
11. Асрян Л.В. Лазеры на квантовых точках с асимметричными барьерными слоями: близкие к идеальным пороговые и мощностные характеристики // Квантовая электроника. 2019. Т. 49. № 6. С. 522–528.
12. Беляев В., Язбек Х. Применение технологии квантовых точек для электрооптических и оптоэлектронных устройств // Электроника: наука, технология, бизнес. 2020. DOI: 10.22184/1992-4178.2020.200.9.110.116.
13. Вовк И.А., Баранов А.В., Леонов М.Ю., Рухленко И.Д. Физика полупроводниковых нанокристаллов. СПб.: Университет ИТМО. 2021.
14. Грициенко A.В., Пугачев М.В., Аврамчиков М.О. и др. Источники одиночных фотонов внутри пузырьков на гомо-интерфейсе слоев гексагонального нитрида бора // Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2024.
    Т. 119. № 11–12. С. 802–809. DOI 10.31857/S1234567824110053.
15. Завестовская И.Н. Лазерное наноструктурирование поверхности материалов // Квантовая электроника. 2010. Т. 40. № 11.
16. Кондрашин А.А. Лямин А.Н., Савкин А.В. Основные характеристики фемтосекундных лазеров и их применение в производстве электронных средств // Телекоммуникации. 2023. № 1. С. 30–40. DOI 10.31044/1684-2588-2023-0-1-30-40.
17. Криштоп В.Г. Источники одиночных фотонов. Обзор. Часть 2 // Фотоника. 2024. Т. 18. № 8. С. 610–620. DOI 10.22184/1993-7296.FROS.2024.18.8.610.620.
18. Кузнецов П.С. Вопросы и перспективы развития мехатроники и микросистемной техники // Нано- и микросистемная техника. 2024. Т. 26. № 4. С. 159–169. DOI 10.17587/nmst.25.159-169.
19. Васин В.А., Ивашов Е.Н., Кузнецов П.С., Степанчиков С.В. Создание сверхчистой вакуумной технологической среды в электронном производстве // Прикладная физика. 2010. № 5. С. 122–126.
20. Максимов М.В., Шерняков Ю.М., Гордеев Н.Ю. и др. Кодирование информации с использованием двухуровневой генерации в лазере на квантовых точках // Письма в Журнал технической физики. 2023. Т. 49. № 5. С. 18–21. DOI 10.21883/PJTF.2023.05.54664.19450.
21. Разм-Па М., Эмами Ф. Влияние изменения параметров на статическое и динамическое поведение лазера на квантовых точках, образованных самосборкой атомов, при моделировании уровня схемы // Квантовая электроника. 2015. Т. 45. № 1.
    С. 15–22.
22. Ремпель А.А., Овчинников О.В., Вайнштейн И.А. и др. Квантовые точки: современные методы синтеза и оптические свойства // Успехи химии. 2024. Т. 93. № 4. С. RCR5114. DOI 10.59761/RCR5114.
23. Савостьянов А.О., Еремчев И.Ю., Наумов А.В. Люминесцентная нанотермометрия с одиночными органическими молекулами: влияние электрон-фононного взаимодействия // Фотоника. 2023. Т. 17. № 7. С. 508–515. DOI 10.22184/1993-7296.FRos.2023.17.7.508.514.
24. Свит К.А., Журавлев К.С. Люминесцентные свойства нанокристаллов CdxZn1-xS, сформированных в матрице пленки Ленгмюра-Блоджетт // Прикладная фотоника. 2023. Т. 10. № 8. С. 29–43.
25. Синельников А.О., Запотылько Н.Р., Зубарев Я.А., Катков А.А. Особенности применения ситалла СО-115М при изготовлении оптических деталей кольцевых He-Ne-лазеров // Стекло и керамика. 2023. Т. 96. № 5(1145). С. 3–13. DOI 10.14489/glc.2023.05.pp.003-013.
26. Федоров А.К. Квантовые технологии: от научных открытий к новым приложениям. MQCT LLC, 2019. DOI: 10.22184/1993-7296.FRos.2019.13.6.574.583.